[論文レビュー] The galaxy stellar mass function from CCSNe with improved photo-z techniques

Thomas M. Sedgwick, I. K. Baldry+2 more|Liverpool John Moores University|Sep 10, 2019

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、スケーリングフラックスマッチングを用いて、核心崩壊超新星（CCSN）の宿主銀河における光度赤方偏移（photo-z）推定を改善し、より正確な星族質量測定と星形成銀河の星族質量関数（GSMF）の tighter な制約を可能にした。銀河形成の遮断は 10⁶.² M⊙ まで観測されず、数密度のべき乗的増加が示され、矮星銀河形成における質量依存的抑制の証拠はないことが判明した。

ABSTRACT

In Sedgwick et al. (2019) we introduced and utilised a method to combat surface brightness and mass biases in galaxy sample selection, using core-collapse supernovae (CCSNe) as pointers towards their host galaxies, in order to: (i) search for low-surface brightness galaxies (LSBGs); (ii) assess the contributions of galaxies at a given mass to the star-formation-rate density (SFRD); and (iii) infer from this, using estimates of specific star-formation (SF) rate, the form of the SF-galaxy stellar mass function (GSMF). A CCSN-selection of SF-galaxies allows a probe of the form of the SFRD and GSMF deep into the dwarf galaxy mass regime. In the present work, we give improved constraints on our estimates of the SFRD and star-forming GSMF, in light of improved photometric redshift estimates required for estimates of galaxy stellar mass. The results are consistent with a power-law increase to SF-galaxy number density down to our low stellar mass limit of $\sim 10^{6.2}$ M$_{\odot}$. No deviation from the high-mass version of the surface brightness - mass relation is found in the dwarf mass regime. These findings imply no truncation to galaxy formation processes at least down to $\sim 10^{6.2}$ M$_{\odot}$.

研究の動機と目的

• コア崩壊超新星（CCSNe）を宿主銀河のトレーサーとして用いることで、銀河サンプル選択における表面輝度および質量バイアスを低減すること。
• 向上した光度赤方偏移（photo-z）技術を用いて、星形成率密度（SFRD）および星形成銀河の星族質量関数（GSMF）の制約を強化すること。
• 銀河形成プロセスが低質量域で遮断されているかどうかを、矮星領域における GSMF および表面輝度–質量関係の分析を通じて検証すること。
• 改善された photo-z 方法が星族質量推定に与える影響と、低質量銀河の数密度に与える意味を評価すること。

提案手法

• 光度赤方偏移推定に zMedIC の代替としてスケーリングフラックスマッチング（SFM）を採用し、SDSS ugriz 光度データと Stripe 82 のスペクトロスコピックに確認された銀河のトレーニングセットを用いた。
• ターゲット銀河のフラックスをリファレンスサンプルのものと照合するためのカイ二乗統計量を定義し、全光度バンドで残差を最小化した。
• SExtractor からのフラックス誤差を組み込み、カイ二乗計算において光度誤差を補償するため、0.02～0.05 の分数誤差を追加した。
• カイ二乗統計量およびビンウェイトに基づく信頼性重みを用いて、photo-z の精度を向上させ、系統的誤差を低減した。
• 改善された photo-z 推定値を用いて、k補正と表面輝度の減光補正を適用し、銀河の星族質量を計算した。
• 1000 イテレーションのモンテカルロシミュレーションを実施し、赤方偏移の不確実性を星族質量および表面輝度推定値に伝搬させた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 星形成銀河の星族質量関数（GSMF）は、低質量域で折り返しや遮断を示すか。これは、ある質量スケール未満で銀河形成が抑制されている可能性を示唆する。
• RQ2 向上した光度赤方偏移技術は、低表面輝度系における銀河星族質量推定の正確性にどのように影響するか。
• RQ3 低質量域で表面輝度–星族質量関係に折り返しが見られるか。これは、銀河形成または星形成プロセスにおける段階的変化を示唆する。
• RQ4 CCSNe を用いた銀河選択は、特に 10⁶.² M⊙ 未満の星形成矮星を完全にカバーしているか。

主な発見

• 星形成 GSMF は、10⁶.² M⊙ まで連続的なべき乗的増加を示し、折り返しや遮断の証拠は見当たらない。
• スケーリングフラックスマッチングによる改善された photo-z 推定により、星族質量および SFRD の不確実性が低減し、GSMF の制約がより厳密になった。
• 矮星領域においても、高質量域の表面輝度–星族質量関係からの逸脱は観測されず、連続的な形成プロセスを支持する。
• 表面輝度–質量関係は全質量範囲で線形であり、μ_abs,r,50 ≈ -1.35 log(M/10⁹ M⊙) + 22 と表され、銀河進化における段階的変化は認められない。
• 本研究では、CCSNe を用いた選択が、これまで見逃されていた低表面輝度矮星を効果的に探査できることを確認した。
• 今後の調査、例えば LSST では、年間約 500 個の z < 0.2 の CCSNe が、log(M/M⊙) < 7.0 の銀河で検出されると予想され、矮星 GSMF のより深い探査が可能になると予想される。